Physik Oberstufe im Rudolf-Web.de: Mechanische Wellen

Mechanische Wellen - Reflexion

Zum Ausdrucken: PDF-Version (nur Querwellen)

Querwellen

Aus den Beobachtungen an der Wellenmaschine erkennen wir:
Lassen wir Störung / Welle mit einer Auslenkung nach oben (Wellenberg) und Ausbreitungsgeschwindigkeit nach rechts wandern, so wird bei der Reflexion am

festen Ende

	die Ausbreitungsgeschwindigkeit umgekehrt (nach links) und
	die Auslenkung ebenfalls (nach unten): Wellenberg -> Wellental
	dies entspricht einem Phasensprung von p
	(Ursache: das feste Ende kann nicht ausgelenkt werden)

freies Ende

	die Ausbreitungsgeschwindigkeit ebenfalls umgekehrt (nach links) und
	die Auslenkung bleibt aber (nach oben): Wellenberg -> Wellenberg
	hier findet kein Phasensprung statt
	(Ursache: das freie Ende kann als Erreger einer nach links laufende Welle angesehen werden)

Wir können dies zeichnerisch darstellen, indem wir die Störung /Welle zu einem gewissen Zeitpunkt zeichnen, z.B. wenn sie am reflektierenden Ende gerade einen Nulldurchgang hat.

Beim festen Ende

können wir die reflektierte Störung / Welle konstruieren, indem wir am festen Ende punktspiegeln.
Diese gespiegelte Störung / Welle wird nun nach links laufen.
Die Schnellen am festen Ende sind also entgegengesetzt.
Phasensprung von p von Elongation und Schnelle
Beim freien Ende

können wir die reflektierte Störung / Welle konstruieren, indem wir am festen Ende achsenspiegeln.
Diese gespiegelte Störung / Welle wird nun nach links laufen.
Die Schnellen am freien Ende sind also gleich.
Kein Phasensprung von Elongation und Schnelle

Längswellen

Als Modell wählen wir die Magnetrollen
Auch bei Längswellen gibt es Reflexionen am festen und am freien Ende.
Wir betrachten hier eine Längsstörung nach rechts mit Ausbreitungsgeschwindigkeit nach rechts.
In beiden Fällen dreht sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit - wie bei den Querwellen - um: nach links. Die Welle wandert zurück.

	Auch hier ist am festen Ende ein Phasensprung von p, d. h. Rechtsauslenkung geht über in Linksauslenkung. Auch die Schnelle dreht sich um (ebenfalls Phasensprung). Ein Verdichtung wandert als Verdichtung zurück.
	Und beim freien Ende ist wieder kein Phasensprung, die Rechtsauslenkung wandert als Rechtsauslenkung zurück. Die Schnelle zeigt in dieselbe Richtung (jeweils kein Phasensprung). Eine Verdichtung wandert als Verdünnung zurück.